Inundación costera asociadas a temporales

Práctica
Inundación Costera
Curso Cartagena de Indias: Noviembre 2015
INUNDACIÓN COSTERA ASOCIADA A TEMPORALES
INUNDACION COSTERA: desbordamiento del mar sobre la costa más arriba de la cota
de marea alta. Se presenta en dos formas: a) por la aceleración elevada del nivel del mar
como si se tratara de una marea rápida, aunque obedeciendo a causas diferentes a la
atracción lunar que normalmente produce este fenómeno; y b) un oleaje que cabalga sobre
la superficie de la elevación marítima y cuya altura va creciendo conforme se reduce el
fondo marino.
Las inundaciones costeras asociadas a temporales incluso sobrepasan, en pérdidas
humanas y materiales, a los daños ocasionados por terremotos, la mayoría de veces en
países pobres: el 60% de las muertes producidas por temporales en este siglo se concentran
en la bahía de Bengala y mar de Anadaman. En 1971, el peor temporal del siglo devastó
Bangla Desh, causando más de 300.000 muertos, arruinando millones de viviendas,
destruyendo la mayor parte de la flota pesquera del país y dejando a la nación sumida en
epidemias y en la ruina económica. El temporal del mar del Norte de 1953 ocasionó 1800
muertos en Holanda y 300 en Inglaterra. En este caso, altas mareas vivas equinocciales,
unidas a fuertes vientos procedentes del mar y a valores barométricos muy bajos,
produjeron una elevación del mar de 3 m por encima del nivel medio de las mareas más
altas. En España los temporales ocupan el primer puesto en cuanto a víctimas mortales
causadas por catástrofes naturales: 132 en 1989, 13 en 1990 y 86 en 1991. Por todo ello,
parece necesario contar con una herramienta que permita identificar las zonas afectadas por
una posible inundación costera a la hora de realizar una correcta planificación del territorio.
Generalmente estas condiciones extremas de oleaje vienen asociadas a los episodios
de temporal. El efecto más significativo de un temporal en la zona litoral es el ascenso del
nivel del mar, inducido por fuertes vientos dirigidos hacia la costa, que apilan grandes
volúmenes de agua, y por las bajas presiones atmosféricas, que tienden a “bombear”
verticalmente el agua actuando la superficie oceánica como un barómetro inverso. Otro
factor de suma importancia es el aumento de la altura del oleaje y por tanto el aumento de
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la zona de alcance (wave setup). Finalmente hay que tener en cuenta la fuerte lluvia que
comúnmente acompaña al temporal, de modo que el ascenso de los niveles de las aguas
costeras inhibe el flujo de las precipitaciones del interior hacia el mar, lo que trae como
resultado una inundación generalizada, fundamentalmente en zonas asociadas costeras
asociadas a desembocaduras (estuarios y deltas).
Otro de los problemas asociados es el incremento de la erosión, tanto por el
aumento de la energía incidente (modelo de Vellinga), como por el aumento en el nivel de
actuación del oleaje (recordar el retroceso que se producen en los perfiles por el ascenso del
nivel del mar, modelo de Bruun).
En la presente práctica, sin embargo, nos centraremos en el efecto exclusivo de la
inundación. Para ello se ha elegido una zona de escasa altura, una flecha litoral, como es
Valdelagrana, situada en las inmediaciones de la desembocadura del río Guadalete. Este
tipo de formaciones litorales se caracterizan por presentar un umbral de inundación (Figura
1), constituido por el/los cordones litorales, que son la única protección frente al embate de
los temporales.
7
V a ld e la g ra n a
6
CORDON DUNAR
Desnivel (m)
5
2º CO RDO N
4
BERM A
M A R IS M A
CANAL MAREAL
3
2
1
0
-2 5 0
-2 0 0
-1 5 0
-1 0 0
-5 0
0
50
100
D is ta n c ia (m )
Figura 1. Corte ideal de la flecha de Valdelagrana.
150
200
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Una vez conocida la topografía de la zona a estudiar (Figura 2), lo siguiente es
calcular la sobreelevación que se produce en el nivel medio del mar, teniendo en cuenta los
tres factores implicados: apilamiento por viento, presión atmosférica y aumento de la altura
de ola.
DESCENSO BAROMÉTRICO
Es el aumento del nivel del mar producido por la bajada en la presión barométrica,
normalmente sigue una relación aproximada de 1 cm. por cada milibar de descenso en la
presión atmosférica. Se calcula a través de la expresión:
∆ζ = (∆Pa)/ (ρg)
donde ∆ζ es el incremento del nivel del mar ∆Pa es la variación en la presión y ρ es la
densidad del agua.
APILAMIENTO POR VIENTO (Wind set-up)
Se produce cuando los vientos son perpendiculares a la costa, produciendo un
apilamiento de agua en la costa y por tanto un aumento del nivel del mar en todo el frente
costero que mantiene esa dirección. Se calcula a través de la expresión:
δζ/δx = C τS / g ρ h
donde C es una variable que oscila entre 1 y 1.5, si bien se suele tomar normalmente 1, h la
profundidad donde el oleaje comienza a sentir el fondo y δx el fetch, o distancia a lo largo
de la cual está actuando el viento. Finalmente, τS es el esfuerzo tangencial del viento
calculado a partir de:
τS = ρa CD W2
siendo W la velocidad del viento, ρa la densidad del aire y CD una constante que depende de
la velocidad del viento:
CD
W (m/sg)
1.1 10-3
5
1.4 10-3
10
2 10-3
20
3.2 10-3
40
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EFECTO DEL OLEAJE (Wave set-up)
Es el incremento del nivel del mar asociado al aumento de la altura de las olas, es
decir, el aumento del run-up sobre la costa. Se calcula a través de la expresión:
R = 0.36 g 0.5 H00.5 T tan β
donde H0 y T son la altura y el periodo, respectivamente, en aguas no reducidas y tan β la
pendiente de la playa.
En la presente práctica vamos a calcular el riesgo de inundación para la flecha de
Valdelagrana en dos condiciones diferentes: un temporal típico de los que se producen cada
año (2-2003) y uno de características extremas (1-1996).
2-2003
1-1996
P
1021-1007 milibares
1024-1000 milibares
W
11.7 m/sg
28 m/sg
H0
3.3 m
11.2 m
T
8.3 sg
10.68 sg
En cuanto a los parámetros morfológicos
− profundidad (h): 20 m
− fetch (δx): 250 km. Distancia entre el centro del Golfo de Cádiz y la costa
gaditana. Anchura media de la plataforma
− pendiente (tan β): tomaremos dos distintas 0.03 (disipativa-intermedia) para
el principio de la flecha y 0.008 (ultradisipativa) para el final de la misma.
Una vez calculada la sobrelevación trazaremos las líneas de máxima inundación de
ambos temporales utilizando el mapa topo/geomorfológico de Valdelagrana (Figura 2).
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En la presente práctica se analiza el riesgo debido a la sobreelevación provocada por un
temporal en un tramo de costa mediterránea del Norte de Marruecos. Se ha de calcular la
sobreelevación del nivel del mar, debida a tormentas, analizando los principales factores y
procesos involucrados en la misma: descenso barométrico, apilamiento de agua por el
viento y aumento de la altura del oleaje. Los resultados obtenidos a partir de las previsiones
se compararan con los registrados en el campo. Para ello se ha asumido que la
sobreelevación real queda reflejada en las cotas a las cuales se registraron cambios
topográficos generados por el temporal en las playas objeto del presente estudio. Se deberá
mostrar el distinto grado de vulnerabilidad de la costa dependiendo de diferentes variables
de tipo geomorfológico y antrópico que la caracterizan: pendiente del frente de playa, grado
de exposición del tramo costero, existencia de cordón dunar, presencia de estructuras
antrópicas y batimetría de la zona infralitoral.
Febrero 2004
(Tetouan)
∆P
1026-1020 milibares
W máxima
21.9 m/s
H0 máxima
2.6 m
T
Rango
de
astronómica
Fetch
9.1 s
marea
0.84 m
2 Km
Tabla 3. Condicones del temporal y característica de la zona
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Perfil
tan β
Cota Variación
Topográfica (m)
0.06
1.74
P.1
0.06
1.66
P.2
0.06
1.52
P.3
0.11
2.73
P.4
0.07
1.50
P.5
0.08
1.65
P.6
0.11
2.40
P.7
0.08
2.11
P.9
0.12
2.08
P.11
0.09
2.27
P.12
Tabla 4. Características morfológicas de las playas y cotas de variación debidas a la erosión
del temporal.